Физика_10класс_теоретический материал

Приложение 1.  Теоретический материал к уроку

     Уравнение состояния идеального газа связывает между собой три макроскопических параметра: р, Т и V. Но при любых ли процессах все эти параметры изменяются?

Изопроцесс – процесс, при котором масса газа и один из его термодинамических параметров остаются неизменными.

Изотермический процесс. Закон Бойля-Мариотта.

Первый газовый закон был открыт английским ученым Бойлем в 1662 году. Работа называлась «Новые эксперименты, касающиеся воздушной пружины». Бойль изучал давление газа в зависимости от объёма при постоянной температуре. Данный процесс называется изотермическим.

Имя французского аббата Эдма Мариотта в названии закона появилось в 1676 году благодаря его работе “Речь о природе воздуха”, в которой были описаны опыты, аналогичные экспериментам Бойля. Поэтому закон получил название закона Бойля-Мариотта.

Для газа данной массы при постоянной температуре произведение давления газа на его объем постоянно.

Затем рисуется график, даётся его название - изотерма. При построении графиков проводится аналогия с соответствующим разделом из математики.

Закон Бойля-Мариотта справедлив для любых газов, а так же и для их смесей, например, для воздуха. Лишь при давлениях, в несколько сотен раз больших атмосферного, отклонения от этого закона становятся существенными.

Изотермическим можно приближенно считать процесс медленного сжатия воздуха или расширения газа под поршнем насоса при откачке его из сосуда. Правда температура газа при этом меняется, но в первом приближении этим изменением можно пренебречь.

Однако газовые законы активно работают не только в технике, но и в живой природе, широко применяются в медицине.

Закон Бойля-Мариотта начинает «работать на человека» (как, впрочем, и на любое млекопитающее) с момента его рождения, с первого самостоятельного вздоха.

При дыхании межреберные мышцы и диафрагма периодически изменяют объем грудной клетки. Когда грудная клетка расширяется, давление воздуха в легких падает ниже атмосферного, т.е. «срабатывает» изотермический закон (pV=const), и вследствие образовавшегося перепада давлений происходит вдох. Другими словами воздух идет из окружающей среды в легкие самотеком до тех пор, пока величины давления в легких и в окружающей среде не выравниваются.

Выдох происходит аналогично: вследствие уменьшения объема легких давление воздуха в них становится больше, чем внешнее атмосферное, и за счет обратного перепада давлений он переходит наружу.